Đề cương bài giảng Điện tử công suất

Nguyên tắc biến đổi tĩnh Các bộ biến đổi điện tử công suất được phân loại dựa vào các Điện xoay chiều –>> Điện một chiều: Các bộ Chỉnh lưu Rectifier điều khiển dùng Thyristor hoặc không

Trang 1

Đề cương bài giảng Điện tử công suất Nghề ĐCN

BÀI 1: TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

1 Giới thiệu chung về điện tử công suất.

và điều khiển năng lượng điện là một nhiệm vụ hàng đầu trong tự động hoá sản xuất

Việc biến đổi và điều khiển năng lượng điện trong công nghiệp trước đây chủ yếu sử dụng các relay le), dựa vào việc đóng mở các relay mà có được nguồn điện năng theo ý muốn Tuy nhiên, do yêu cầu ngàycàng cao của thực tiến sản xuất, kèm theo đó là sự tiến bộ của công nghệ bán dẫn đã cho phép chế tạo cácphần tử đóng cắt bán dẫn (không tiếp điểm) công suất lớn nhằm thay thế các mạch relay tiếp điểm –>> ngànhĐiện tử công suất

(rơ-Như vậy, theo tôi, có thể nói rằng Điện tử công suất tức là dùng các thiết bị điện tử có công suất lớn vớicác thuật toán điều khiển nhằm biến đổi và điều khiển năng lượng điện

1.2 Nguyên tắc biến đổi tĩnh

Các bộ biến đổi điện tử công suất được phân loại dựa vào các Điện xoay chiều –>> Điện một chiều: Các

bộ Chỉnh lưu (Rectifier) điều khiển (dùng Thyristor) hoặc không điều khiển (dùng Diode) tuỳ theo việc ta có

cần điều khiển giá trị của dòng điện một chiều ở đầu ra hay không

Điện một chiều –>> Điện xoay chiều: Các bộ Nghịch lưu (Inverter) Các bộ nghịch lưu có khả năng

biến một dòng điện một chiều thành một dòng điện xoay chiều có giá trị điện áp và tần số thay đổi được tuỳvào luật đóng mở các van bán dẫn

Điện một chiều –>> Điện một chiều: Các bộ Băm xung một chiều (còn có tên là Điều áp một chiều,

biến đổi điện áp một chiều – DC to DC converter, DC chopper) Các bộ biến đổi này biến dòng điện mộtchiều có giá trị cố định thành dòng điện một chiều có giá trị điện áp, dòng điện điều khiển được

Điện xoay chiều –>> Điện xoay chiều: Các bộ Biến tần (Frequency Drive) trực tiếp (Cycloconverter)

hoặc gián tiếp (Inverter) Các bộ biến tần có khả năng biến nguồn điện xoay chiều có giá trị dòng điện, điện

áp và tần số cố định của lưới điện thành dòng điện xoay chiều có giá trị dòng, áp và tần số điều khiển đượctheo ý muốn

Đó chỉ là sự phân loại mang tính chất cơ bản và rất chung chung, khi đi sâu vào từng khía cạnh ta sẽ thấy

sự phong phú của các loại thiết bị biến đổi điện tử công suất

2 Các linh kiện chuyển mạch dùng trong điện tử công suất (Diode, SCR, DIAC, TRIAC, IGBT, GTO).

2.1 Diode

2.1.1 Cấu tạo:

2.1.2 Đặc tính V-A:

Diode lý tưởng gồm 2 trạng thái đóng mở

Trang 2

Với rR = : điện trở ngược trong diode

UBR: điện áp đánh thủng

UTO: điện áp rơi trên diode

rF = : điện trở thuận trong diode

Các thông số chính của diode:

- Giá trị điện áp đánh thủng UBR

- Giá trị điện áp ngược lập lại URRM

- Giá trị điện áp ngược không lập lại: URSM

- Dòng điện, nhiệt độ làm việc

- Giá trị trung bình cực đại dòng điện thuận I F(AV)M.

- Giá trị cực đại dòng điện thuận không lập lại I FSM

Trang 3

Đề cương bài giảng Điện tử cơng suất Nghề ĐCN

2.1.3 Đo, Kiểm tra và khảo sát Diode

2.1.3.1 Đo Kiểm tra Diode

2.2 DIAC: (Diod Ac Semiconductor Switch)

- Cấu tạo, ký hiệu

- Nguyên lý, đặc tính và các thông số kỹ thuật

Xét mạch điện như hình 1.71a:

Với nguồn điện VDC có thể điều chỉnh được từ thấp lên cao Khi VDC = 0V thì Diac không dẫn,dòng điện qua nó bằng không Khi tăng VDC ở trị số nhỏ thì dòng điện qua Diac chỉ là dòng điện rỉ có trịsố nhỏ Nếu ta tăng VDC đến một trị số đủ lớn thì điện thế trên Diac tăng đến giá trị VBO thì điện thế trênDiac lại giảm xuống và dòng điện qua diac bắt đầu tăng lên nhanh Điện thế này gọi là điện thế ngập(Breakover) và dòng điện tương ứng với nó là dòng điện ngập IBO Điện thế VBO của Diac có trị số trongkhoảng từ 20V đến 40V Dòng điện IBO có trị số khoảng từ vài chục µA đến vài trăm µA Khi đổi chiềudòng điện ngược lại và tăng nguồn VDC theo chiều âm thì Diăc cũng dẫn theo chiều ngược lại và ta vẽđược đặc tuyến của Diac như hình 1.71b Nhìn vào đặc tính Vôn – Ampe của Diac ta thấy Diac giống nhưhai diode zener đấu đối đầu nhau như hình 1.7a

- Ứng dụng: Dùng trong cơng ngiệp để mở hoặc kích cho SCR, TRIAC điều khiển các mạch động cơ, quạt xoay, đèn bàn, đèn đường…

THỰC HÀNH VỀ DIAC

Nội dung : Đo và kiểm tra tốt hay xấu, xác định chân của DIAC

Đọc trực tiếp trên thân DIAC

Nhận dạng hình dáng DIAC

2.2 Transistor lưỡng cực cổng cách ly- IGBT

(Insulated Gate Bipolar Transistor)Đặc tính động

Trang 4

Xung điều khiển đưa vào cực điều khiển

Điều kiện để đóng : điện áp ngược đặt lên A-K

Đặc tính V-A

Thyristor lý tưởng

Ba trạng thái: đóng- mở- khóa

Hình 2.10Thyristor thực tế

UBR: điện áp ngược đánh thủng

UBO: điện áp tự mở Th

Hình 2.8

Hình 2.9

Trang 5

UTO: điện áp rơi trên Th

IH: dòng duy trì (holding)

IL: latching

2.3.3 Đặc tuyến của SCR

Hình 2.11Đặc tính điều khiển Thyristor

Hình 2.12 Sơ đồ điều khiển Thyristor

Trang 6

Hình 2.14 Đặc tuyến V-A khi mở Thyristor

Trang 7

Thyristor thực tế;

Hình 2.17 Thyristor thực tế2.2.4 KhẢO sát đặc tuyến Volt – Ampe của SCR

2.4 GTO

(Gate Turn Off Thyristor)

Hình 2.18 ký hiệu GTOĐặc tính động:

Mở GTO

Trang 8

Hình 2.20 Đặc tính GTO khi đóngGTO thực tế:

2.5 Triac

2.6.1 Ký hiệu

Hình 2.22 Ký hiệu Triac

Trang 9

2.6.2 Đặc tuyến của Triac

Hình 2.23 Đặc tuyến V-A của TriacTriac thực tế:

Hình 2.24 Hình dạng của Triac2.6.3 Khảo sát đặc tuyến của Triac

3 Các tổn hao trong mạch điện tử công suất.

Yếu tố đặc trưng cho hiệu quả của 1 thiết bị công suất chính là hệ số công suất

Trang 10

chung điện áp lưới tần số công nghiệp chuẩn, là trường hợp được đề cập ở đây, được coi như có dạng sin lýtưởng Khi đó, theo cách hiểu hay định nghĩa chung nhất về hệ số công suất thì (1.1) có dạng sau:

(3.3)trong đó hệ số Uhd, I1hd, φ tương ứng là trị hiệu dụng của điện áp nguồn,

của dòng điện cơ bản và góc lệch pha giữa dòng điện cơ bản và điện áp;

Thực hành lắp ráp mạch công tắc DC dùng BJT

Trang 11

Thực hành mắc mạch công tắc xoay chiều sử dụng Triac

* Mạch dung Triac như hình sau (Hình 1.22):

a Lần lượt bật SW về vị trí 1, 2, 3 quan sát led và giải thích kết quả

b Đặt SW về vị trí 2 quan sát tải, xong bật về vị trí 1 Nhận xét giải thích

c Đổi cực của nguồn VI, lập lại câu a và b, giải thích kết quả

Trình tự ráp mạch:

Bước 1: chuẩn bị dụng cụ: kềm, kéo, test-board, điện trở, dây nối, tải, sw, led, nguồn,

Bước 2: ráp mạch theo hình vẽ: theo thứ tự từ trên xuống dưới, từ trái qua phải

Bước 3: kiểm tra lại sơ đồ, chỉnh sửa lại lần cuối cho chính xác

Bước 4: cấp nguồn cho mạch chạy

Bước 5: nhận xét kết quả của mạch và bài học kinh nghiệm có được

Hướng dẫn thường xuyên

Học sinh thực hiện việc lắp ráp mạch

Giáo viên hướng dẫn, kiểm tra, đánh giá

Trang 12

Hướng dẫn thường xuyên

Học sinh thực hiện việc lắp ráp mạch

Giáo viên hướng dẫn, kiểm tra, đánh giá

Hình 2.4Transistor thực tế

Hình 2.53.1 Transistor lưỡng cực cổng cách ly- IGBT

(Insulated Gate Bipolar Transistor)

Đặc tính động

Trang 13

Bài 2: CHỈNH LƯU

1 Khái quát chung

1.1 Khái niệm cơ bản

Định nghĩa: chỉnh lưu là thiết bị biến đổi dòng điện (điện áp) xoay chiều thành dòng điện (điện áp) một chiều

Cấu trúc như hình vẽ

1.2 Phân loại

-Theo số pha: một pha, hai pha, ba pha, sáu pha

-Theo loại ngắt điện

-Mạch chỉ dùng toàn diode là chỉnh lưu không điều khiển

- Mạch chỉ dùng toàn Thyristor là chỉnh lưu có điều khiển

-Một nửa chỉnh lưu, một nửa diode là chỉnh lưu bán điều khiển (chỉnh lưu điều khiển không đối xứng)

-Phân loại theo sơ đồ mắc

-Phân loại theo công suất

1.3 Các thông số cơ bản của chỉnh lưu

Những thông số có ý nghĩa quan trọng để đánh giá chỉnh lưu bao gồm:

-Điện áp tải: Ud = (ωt).dωt

-Dòng điện tải: Id = Udc/Rd

-Dòng điện chạy qua ngắt điện: IND = Id/m

-Điện áp ngược của ngắt điện: UN= Umax

-Công suất biến áp: SBA = = kad.Ud

-Số lần đập mạch trong một chu kỳ m

-Độ đập mạch (nhấp nhô) của điện áp tải

1.4 Nguyên tắc dẫn của các ngắt điện bán dẫn:

Nhóm ngắt điện nối chung Kathode:

Điện áp anode của diode nào dương hơn thì diode ấy dẫn Khi đó điện thế điểm A bằng điện thế anodedương nhất

Nguyên tắc dẫn và điều khiển Thyristor:

Trang 14

Điện áp cathode ngắt điện nào âm hơn hơn thì diode ấy dẫn Khi đó điện thế điểm K bằng điện thế anode âm nhất.

Nguyên tắc dẫn và điều khiển Thyristor:

Phụ thuộc vào điện thế cực dương trên cực anode và tín hiệu điều khiển

2 Chỉnh lưu một nửa chu kỳ

2.1 Chỉnh lưu không điều khiển bán kỳ

2.1.1 Chỉnh lưu không điều khiển tải thuần trở R

* Sơ đồ mạch

* Các thông số sơ đồ:

Điện áp tải: Ud = dωt = U2 = 0,45 U2

-Dòng điện tải: Id = Udc/Rd

-Dòng điện chạy qua diode: ID = Id

-Điện áp ngược của ngắt điện:

-Công suất biến áp: : SBA = = 3,09 Ud.Id

* Lắp ráp và khảo sát

- Điện áp ngõ vào

- Điện áp ngõ ra

- Tính toán các thông số

Trang 15

2.1.2 Chỉn lưu không điều khiển tải thuần trở R, L

-Dòng điện chạy qua diode: ID = Id

-Điện áp ngược của ngắt điện:UN =

-Công suất biến áp: : SBA = = 3,09 Ud.Id

2.2 Chỉnh lưu có điều khiển bán kỳ

2.2.1 Chỉnh lưu có điều khiển bán kỳ tải thuần trở

Trang 16

2.2.3 Chỉnh lưu có điều khiển bán kỳ tải R, L có diode xả năng lượng.

* Sơ đồ mạch

* Lắpráp và khảo sát

3 Chỉnh lưu cả chu kỳ với biến áp có trung tính

3.1 Chỉnh lưu không điều khiển

* Sơ đồ mạch

Trang 17

* Thông số của sơ đồ:

Điện áp, dòng điện chỉnh lưu và ngắt điện

Trang 18

3.2.4 Hiện tượng chuyển mạch

Chỉ xét chuyển mạch khi dòng tải liên tục

4 Chỉnh lưu cầu 1 pha

Chỉnh lưu không điều khiển

Chỉnh lưu điều khiển đối xứng

Chỉnh lưu điều khiển không đối xứng

* Sơ đồ:

Trang 19

* Thông số của sơ đồ

Điện áp và dòng điện tải có hình dạng giống như chỉnh lưu cả chu kỳ với biến áp trung tính, do đó thông số giống như trường hợp trên

Trang 20

4.3 Chỉnh lưu điều khiển không đối xứng.

4.3.1 Đặc điểm điều khiển

Khắc phục nhược điểm về điều khiển đồng thời hai SCR: tại mỗi thời điểm chỉ mở 1 SCR

Trang 21

5 Chỉnh lưu tia 3 pha

Chỉnh lưu không điều khiển

Chỉnh lưu có điều khiển

Hiện tượng trùng dẫn

5.1.1 Sơ đồ chỉnh lưu tia 3 pha không điều khiển

Trang 22

5.1.2 Sơ đồ và đặc tuyến

5.1.3 Thông số của sơ đồ

Điện áp, dòng điện chỉnh lưu và ngắt điện

Trang 23

5.2 Chỉnh lưu có điều khiển

5.2.1 Sơ đồ

Định nghĩa về góc thông tự nhiên

5.2.2 Nguyên tắc điều khiển

Trang 24

5.2.3 Hoạt động của sơ đồ khi tải thuần trở.

Thông số của sơ đồ

Khi tải thuần trở góc mở nhỏ hơn 300

Udtb = dωt = U2f = 1,17U2f

Khi góc mở ngắt điện lớn hơn 300

Udtb = dωt = 1,17U2f

Các thông số còn lại như chỉnh lưu không điều khiển

5.2.4 Hoạt động của sơ đồ khi tải điện cảm

Trang 25

Thông số của sơ đồ

Điện áp chỉnh lưu Udtb = dωt = U2f = 1,17U2f

5.2.5 Hoạt động của sơ đồ khi có diode xả năng lượng

Udtb = dωt = 1,17U2f

5.3 Hiện tượng trùng dẫn (tham khảo thêm tài liệu)

Xét sơ đồ có tải điện cảm lớn để cho dòng điện tải liên tục

5.4 Lắp ráp và khảo sát

Trang 26

Hai nhóm ngắt điện NA mắc chung cathode cho điện áp dương, NK mắc chung anode cho điện áp âm.6.1.2 Hoạt động của sơ đồ.

6.1.3 Thông số của sơ đồ

Trang 27

Ba cách cấp xung điều khiển

Cấp 2 xung điều khiển đúng thứ tự pha, 2 xung điều khiển không đúng thứ tự pha, ba xung điều khiển như bảng dưới

6.2.2 Lắp ráp và khảo sát

Trang 28

Sơ đồ

Dòng điện và điện áp được tính:

Id= ; Ud= Rd

Nhược điểm của phương pháp là hiệu suất thấp và không điều chỉnh liên tục khi dòng tải lớn

1.1.2 Điều khiển liên tục bằng cách mắc nối tiếp với tải 1 transistor

Sơ đồ và nguyên lí điều khiển

Điện áp qua Rd: Ud = Ic.Rd = ßIB

Rd

Nhược điểm của phương pháp là tổn hao trên transistor

Băm áp một chiều là bộ biến đổi điện áp một chiều thành xung điện áp Điều chỉnh độ rộng xung điện áp, điều chỉnh được trị số trung bình của tải

Các bộ băm áp một chiều có thể thực hiện theo sơ đồ mạch nối

tiếp) phần tử nối tiếp đóng cắt với tải) hoặc theo sơ đồ mạch song song

1.2.1.1 Nguồn áp: là nguồn mà dạng sóng và giá trị điện áp của nó

không phụ thuộc vào dòng điện)kể cả giá trị cũng như tốc

- Điện áp có thể không đảo chiều (acquy) hay đảo chiều (máy phát điện một chiều)

- Dòng điện thường có thể đảo chiều

- Công suất p = u.i có thể đổi chiều khi một trong hai đại lượng u, i đảo chiều

1.2.3 Cải thiện đặc tính của nguồn

Trang 29

Đề cương bài giảng Điện tử cơng suất Nghề ĐCN

- Nguồn áp thường cĩ Ro, Lo, khi cĩ dịng điện R0i, L(di/dt) làm cho điện áp trên cực thay đổi Để cải thiện đặc tính của nguồn áp người ta thường mắc song song với nguồn 1 tụ

- Tương tự, nguồn dịng cĩ Z0 = ∞ Khi cĩ biến thiên du/dt làm cho dịng điện thay đổi Để cải thiện đặc tính nguồn dịng người ta mắc nối tiếp với nguồn 1 điện cảm

- Chuyển đổi nguồn áp thành nguồn dịng và ngược lại:

1.2.3 Quy tắc nối các nguồn

1.2.3.1 Đối với nguồn áp:

- Khơng nối song song các nguồn cĩ điện áp khác nhau

- Khơng ngắn mạch ở nguồn áp

- Cho phép hở mạch nguồn áp

1.2.3.2 Đối với nguồn dịng:

- Khơng mắc nối tiếp các nguồn dịng cĩ dịng điện khác nhau

- Khơng hở mạch nguồn dịng

- Cho phép ngắn mạch nguồn dịng

2 Bộ ổn áp.

2.1 Sơ lược về lý thuyết

Mạch ổn áp một chiều cịn được gọi là mạch biến đổi DC-DC, đây là một mạch biến đổi từ điện áp mộtchiều này thành điện áp một chiều khác

Thơng thường, người ta chia ổn áp một chiều ra làm 2 loại:

- Ổn áp tuyến tính,

- Ổn áp ngắt mở (switching regulator)

Dù là loại nào, một mạch ổn áp cũng phải đạt 2 chức năng:

- Ổn định điện áp ngõ ra khi điện áp ngõ vào thay đổi và khi dịng tải thay đổi

- Giảm đến mức thấp nhất sĩng dư ở ngõ ra

điều khiển Phần tử so sánh lấy mẫuPhần tử

o

Phần tử so sánh lấy mẫuPhần tử

Phần tử điều khiển

R

Trang 30

nên ngõ ra VDK của mạch so sánh thay đổi, điện thế VDK này điều khiển mạch kích và công suất thay đổi

độ hoạt động (chạy mạnh/chạy yếu) để thay đổi AV sao cho vo ổn định

mức cao của xung vuông làm transistor bảo hòa, mức thấp làm transistor ngưng Như vậy công suất ổn áphoạt động như một chuyển mạch (switch)

Trang 31

- Dao động tạo xung vuông có thể là đa hài (công suất độc lập với mạch dao động) hoặc thông dụng hơn

là dao động blocking (công suất tham gia vào mạch dao động) do cách ly được mass điện

- Khi chưa mắc tụ lọc ngõ ra, v0 có dạng xung với biên độ đỉnh bằng vi khi SW ở trạng thái ON và v0=0khi SW ở trạng thái OFF Trị trung bình của v0 là

Ta thấy: Để thay đổi trị trung bình ngõ ra vo ta có thể:

- Thay đổi thời gian SW ở trạng thái ON (Transistor dẫn bảo hòa)

- Thay đổi tần số của mạch dao động (Tức thay đổi chu kỳ T)

- Hoặc thay đổi cả hai

Thực tế, để tiện việc thiết kế và kiểm soát, thường người ta giữ nguyên tần số dao động (thực tế trong máythu hình, monitor máy tính… Người ta dùng xung quét ngang đưa về để giữ cho tần số dao động bằngvới tần số quét ngang), tín hiệu lấy mẫu chỉ làm thay đổi độ rộng của xung vuông tức thay đổi thời giandẫn-ngưng của transistor công suất, tức Tx

- Để ổn định vo, thí dụ khi vi cao người ta giảm Tx, khi vi giảm người ta tăng Tx

- Mạch thường được thiết kế ở tần số khá cao (hơn 10KHz) nên tụ lọc ngõ ra không cần lớn mà vẫn bảođảm được việc giảm tối đa sóng dư (vo gần lý tưởng)

Trang 32

nguồn thay đổi bên ngoài

a/ Giải thích vắn tắt nguyên lý hoạt động của mạch (khi vi và IL thay đổi)

b/ Cấp vI = +18V, đo điện thế ngõ ra vo , chỉnh VR theo hai chiều Nhận xét và giải thích

c/ Chỉnh VR để vo=+12V, cho vi thay đổi từ +15V →+20V, đo vo, lập bảng theo mẫu sau và vẽ đồ thị V0 =f(vi) Nhận xét đồ thị vo=f(vi) Nhận xét

d/ Cấp vi=+18V, Đo vo khi thay đổi IL (bằng cách thay đổi RL)

e/ Không mắc tụ C vào mạch, quan sát sóng dư ngõ ra Lập lại thí nghiệm Khi mắc tụ C vào mạch Nhậnxét và giải thích

f/ Giả sử không mắc Co vào mạch, vo bị ảnh hưởng gì? Giải thích?

ZC

Trang 33

2.4.2 Ổn áp ngắt

Trang 35

3 Bộ băm áp (chopper).

3.1 Băm áp nối tiếp

3.1.1 Nguyên lý băm áp một chiều nối tiếp.

- Sơ đồ

Sơ đồ nguyên lý băm áp một chiều nối tiếp giới thiệu như hình 3.1 theo đó phần tử chuyển mạch tạocác xung điện áp mắc nối tiếp với tải Điện áp một chiều được điều khiển bằng cách điều khiển thời gianđóng khóa K trong chu kỳ đóng cắt Trong khoảng thời gian 0→t1 (hình b) khóa K đóng điện áp tải bằngđiện áp nguồn (Ud = U1), trong khoảng thời gian t1 →t2 khóa K mở thì điện áp tải bằng 0

Trị số trung bình điện áp 1 chiều được tính

Trang 36

Từ biểu thức thấy rằng, biên độ dao động dòng điện phụ thuộc vào bốn thông số: điện áp nguồncấp (U1); độ rộng xung điện áp (γ); điện cảm tải (Ld) và chu kỳ chuyển mạch khóa K (Tck) Các thông số:điện áp nguồn cấp, độ rộng xung điện áp phụ thuộc vào yêu cầu điều khiển điện áp tải, điện cảm tải Ld làthông số của tải Do đó để cải thiện chất lượng dòng điện tải ( giảm nhỏ ∆I) có thể tác động vào Tck.Như vậy, nếu chu kỳ chuyển mạch càng bé (hay tần số chuyển mạch càng lớn ) thì biên độ đập mạchdòng điện càng nhỏ, chất lượng dòng điện 1 chiều càng cao Do đố bộ điều khiển này thường được thiết

kế với tần số cao hàng chục khz

Có thể minh họa bằng giản đồ dòng điện điện áp cho hai tần số khác nhau

3.1.3 lắp ráp và khảo sát.

3.2 Các sơ đồ động lực băm áp nối tiếp

Dùng Thyristor:(hình a) hoặc dùng Transistor

Dùng Transistor trường (hình c)

Dùng IGBT (hình d)

Băm áp đảo chiều

Sơ đồ như hình vẽ:

Trang 37

Theo chiều chạy thuận, điều khiển T1, T3, dòng điện tải iT có chiều hướng xuống như hình vẽ, UAB >

0 Theo chiều chạy ngược, điều khiển T2, T4, dòng điện tải iN có chiều dưới lên như hình vẽ, UAB < 0

3.3 Băm áp song song

- Nguyên lý băm áp song song

- Tổn hao công suất khi băm áp song song

- Băm áp có hoàn trả năng lượng về nguồn

3.3.1 Nguyên lý băm áp song song

Sơ đồ:

Dòng điện và điện áp được tính tương ứng khi khóa K đóng: is = ; Ud = 0

Trang 38

3.3.2 Tổn hao công suất khi băm áp song song.

Trường hợp tổng quát

Khi điều chỉnh, chu kỳ xung điện áp không đổi Khi đó, cứ tăng t1 thì giảm t2 và ngược lại Khi cần giảm điện áp tải, cần tăng t1 và giảm t2, công suất tổn hao trong biểu thức tăng

Do đó, băm áp song song không thích hợp khi tải nhận năng lượng từ lưới

3.3.3 Băm áp có hoàn trả năng lượng về nguồn

Trường hợp này chỉ xét khi tải có sức điện động (ví dụ cấp điện một chiều về nguồn tải thuần trở)

Xét trường hợp khi tải điện cảm và có sức điện động (ví dụ động cơ làm việc ở chế độ hạ tải)

Trang 39

3.4 Băm áp nối tiếp kết hợp song song.

Trong trường hợp tải làm việc cả chế độ nhận năng lượng và trả năng lượng, sơ đồ phối hợp nối tiếp

và song song được sử dụng

Khi nhận năng lượng và trả năng lượng từ lưới, điều khiển KN

Khi trả năng lượng về lưới, điều khiển KS

2.5 Băm áp tích lũy năng lượng

- Băm áp tích lũy điện cảm

- Băm áp tích lũy điện dung

2.5.1 Băm áp tích lũy điện cảm

Khi bộ băm nằm giữa nguồn áp với tải nguồn áp, phần tích lũy năng lượng phải là điện cảm

Hoạt động

Khi T dẫn: iN = iT = iL , iR = iD = 0, UD = -(U+UR),

U = L.di/dt, iL tăng tuyến tính

Khi D dẫn: iN = iT = 0, iL = iR = iD, UD = -(U+UR),

UR = - L.di/dt, iL giảm tuyến tính

Trị số trung bình dòng điện nguồn: IN = γIL

Trị số trung bình dòng tải: IR = (1-γ)IL

Bỏ qua tổn hao ta có: UR.IR = UN.IN hay:

= =

2.5.2 Băm áp tích lũy điện dung (Bộ băm tăng áp)

Trang 40

Trong khoảng 0→t1 transistor dẫn có dòng điện iT chạy qua cuộn dây; diode khóa và chịu một điện ápbằng điện áp nguồn.

Trong khoảng thời gian t1→t2 transistor khóa, cuộn dây xả năng lượng qua tải bằng dong iD Dòng điện này đồng thời nạp cho tụ C

Khi transistor dẫn lại, tụ xả qua tải để duy trì dòng điện trên tải Coi điện dung của tụ lớn, dòng điện iCqua tải bây giờ gần như không đổi

3.6 Điều khiển một chiều các ngắt bán dẫn

-Nguyên lý điều khiển

-Sơ đồ khối mạch điều khiển

-Các khâu cơ bản

-Mạch ví dụ

3.6.1 Nguyên lý điều khiển

Mạch điều khiển băm áp một chiều có nhiêm vụ xác định thời điểm mở và khóa van bán dẫn trong một chu kỳ chuyển mạch Như đã biết ở trên, chu kỳ đóng cắt van nên thiết kế cố định Điện áp tải khi điều khiển được tính

Utải = γU1

Định dạng
Số trang	84
Dung lượng	5,9 MB

Đề cương bài giảng Điện tử công suất

Phân tích bộ nghịch lưu áp một pha

Phương pháp điều chế độ rộng xung